ELEMENTI DI PEDOLOGIA La Pedologia è a scienza che studia tutti

ELEMENTI DI PEDOLOGIA
DANIELE BORGHI
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ELEMENTI DI PEDOLOGIA
La Pedologia è a scienza che studia tutti gli aspetti del suolo inteso sia come terreno naturale che come terreno agrario;
studia le sue proprietà fisiche e chimiche, i fenomeni biologici dei quali è sede, la sua morfologia e la sua evoluzione.
In senso molto ampio, il suolo si può considerare un insieme naturale che comprende:
1. la parte superficiale della litosfera (parte solida)
2. la parte bassa dell’atmosfera
3. una parte della biosfera (organismi viventi)
La creazione del suolo è il risultato dell’azione cumulativa e complementare dei alcuni fattori detti appunto
pedogenetici che sono: clima, vegetazione, substrato pedogenetico, rilievo e tempo.
L’azione dei fattori pedogenetici è interdipendente e complementare e quindi un terreno, costituisce sempre un sistema
dinamico in continuo sviluppo.
Il terreno (o suolo) che si è formato per azioni pedogenetiche puramente naturali si chiama terreno naturale; quello nel
quale a tali azioni si è aggiunta l’attività dell’uomo agricoltore si definisce terreno agrario.
FORMAZIONE DEL TERRENO AGRARIO.
Il terreno è la risultante di processi di disgregazione e alterazione delle rocce di natura fisica (o meglio fisico-meccanica),
chimica e biologica.
Le azioni fisico-meccaniche sono provocate:
v dai ghiacciai: che nel loro lento e continuo movimento verso valle sottopongono ad un processo di disfacimento
il fondo roccioso su cui essi stessi si trovano ed esercitano un’azione di trasporto e deposito dei detriti;
v dai venti: che sollevano e trasportano particelle solide più o meno sottili che urtando contro le rocce le
intaccano e, con il passar del tempo, le demoliscono;
v dall’acqua: che nei terreni montani scorre impetuosa e strappa e raccoglie materiale roccioso con il quale leviga
e scava il suo letto; l’acqua compie un’altra importante azione disgregatrice ad opera del gelo: infatti,
infiltrandosi nelle fessure delle rocce, con l’abbassarsi della temperatura congela e, aumentando così di volume,
esercita una forte pressione sulle pareti delle fessure stesse; al disgelo la roccia si presenta, quindi, sconnessa e
disgregata.
v altre azioni meccaniche sono: l’alternarsi di alte e basse temperature e lo sviluppo degli apparati radicali delle
piante. Spesso le rocce sono composte da minerali diversi e quindi con diversi coefficienti di dilatabilità; il
minerale che si dilata maggiormente eserciterà una forte azione disgregatrice nella massa dei minerali che
circonda. Questa azione provocata dagli sbalzi di temperatura è particolarmente intensa nelle zone desertiche 1
dove a forti insolazioni diurne fanno seguito notti molto fredde; la formazione dei deserti di sabbia è dovuta a
questa azione accompagnata da quella del vento. Le radici delle piante s’infiltrano dentro le fessure delle masse
rocciose e, crescendo, ne determina il dirompimento per la fortissima pressione che esse esercitano.
Le azioni chimiche derivano dall’azione combinata di 3 agenti:
v l’acqua: che agisce con particolare efficacia sulle rocce madri formate da silicati trasformandole in argille;
v l’anidride carbonica: di cui è ricca l’acqua di pioggia, solubilizza ed asporta il carbonato di Ca (CaCO3) che
costituisce le rocce calcaree: se tale azione è molto energica, sul posto rimangono solo i minerali di Ferro e di
Alluminio insolubili presenti nel calcare come impurità e si formano le cosiddette “Terre Rosse”
v l’ossigeno: che in presenza di acqua attacca per ossidazione soprattutto i minerali di ferro.
Le azioni biologiche avvengono per opera di organismi viventi sia vegetali che animali.
Sulla roccia nuda non è possibile la vita per le piante superiori ma possono insediarvisi quelle inferiori, per primi i licheni2
ed i microrganismi, poi le alghe ed i muschi.
In seguito alla loro azione biochimica sui minerali e all’accumularsi dei loro residui organici si viene a costituire un sottile
strato di terriccio che rende possibile la vita di piante più esigenti, le quali agiscono per via meccanica, con le radici che
penetrano a forza nelle fessure.
Indirettamente, poi, le piante contribuiscono ad originare il terreno per mezzo dei residui organici della loro vegetazione
che, trasformati da vari microrganismi, generano l’ “humus”. Quando, infine, la vegetazione di vegetali superiori è giunta
ad insediarsi in un terreno, sorgono possibilità di vita per gli animali che, a loro volta, contribuiscono a perfezionare
l’opera di formazione del terreno agrario.
L’azione dell’uomo sulla formazione e sulle caratteristiche del terreno agrario è generalmente di scarsa importanza, ma
talvolta può giungere a trasformare sostanzialmente il substrato originario. Esempi di tali trasformazioni operate
dall’uomo sono: gli orti ottenuti su sabbie marine, gli agrumeti ed i frutteti sorti sulle lave dell’Etna, le magnifiche terre
delle cascine lombarde create con il lavoro da un suolo che in origine era poco favorevole alle colture. Per contro, si
1
Nei deserti si ha una notevole Escursione termica diurna (intesa come la differenza tra la temperatura max. del dì e quella minima della notte)
a causa della bassa “inerzia termica” (resistenza che un corpo oppone all’assorbimento e alla successiva cessione di energia termica: è massima
per l’acqua e minima per i minerali) della sabbia di cui questi deserti sono composti.
2 Licheni: associazioni simbiotiche di alghe e funghi.
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ricordano le vastissime zone dei terra isterilite e rese desertiche dalla erosione, in seguito ad incontrollate e inavvedute
opere di distruzione della vegetazione naturale per praticare le coltivazioni.
I vari agenti della pedogenesi ora visti non hanno sempre e dovunque la stessa importanza: l’uno può avere importanza
maggiore o minore a seconda della natura litologica (tipologia minerale) della roccia, della morfologia e soprattutto del
tipo di clima.
Ad es. nei climi umidi l’azione pedogenetica preponderante è quella chimica dell’acqua; nei climi desertici, invece, i ruoli
principali sono assunti dalle azioni fisiche della temperatura e dalle azioni meccaniche dei venti.
Il terreno, man mano che si forma, può rimanere sul posto o può essere trasportato e depositato lontano dalla roccia da
cui deriva: nel primo caso si parla di terreni autoctoni o in posto, nel secondo di terreni alloctoni o di trasporto.
I terreni autoctoni hanno, in genere, caratteristiche poco favorevoli da un punto di vista agricolo: di solito sono poco
profondi, di scarsa fertilità (presenza di elementi nutritivi e sostanza organica) e anche difettosi essendo costituiti da
particelle uniformi e della medesima natura (cioè derivanti dalla degradazione delle stesse tipologie rocciose).
I terreni alloctoni derivano dall’azione di trasporto di agenti diversi; i loro componenti inorganici derivano dalla
degradazione di rocce svariatissime e non hanno alcun rapporto genetico con lo strato geologico su cui giacciono. Questi
terreni sono di solito più ricchi e più fertili degli autoctoni perché, essendo spesso di notevole spessore e costituiti da
particelle di natura e dimensioni diverse, presentano buone od ottime caratteristiche chimiche ed una tessitura assai
favorevole ala vegetazione.
Gli agenti naturali che determina la formazione dei terreni di trasporto o alloctoni sono vari:
Ø gravità: derivano dai detriti staccatisi dalle pareti dei monti ed accumulatisi ai loro piedi, oppure dalla caduta
di materiale eruttato dai vulcani. Questi terreni sono di limitata estensione e di poca importanza ma va
ricordato che i primi sono dotati di scarsa fertilità mentre i secondi (quelli da eruzioni vulcaniche) sono ben
provvisti di elementi nutritivi.
Ø acque (fluviali e marine): originano grazie all’azione di trasporto operata dalle acque; se il trasporto e la
sedimentazione dei materiali sono avvenuti per opera dell’acqua corrente di un fiume, i terreni vengono detti
alluvionali, se invece ad opera dell’acqua di mare (maree, correnti, moto ondoso) si chiamano terreni litorali. I
terreni alluvionali hanno caratteri molto diversi a seconda delle dimensioni dei materiali depositati, cioè a
seconda della velocità dell’acqua che ha operato il trasporto. Dato che la velocità di un corso di acqua va
diminuendo dalla sorgente alla foce, i terreni più a monte saranno più grossolani, mentre quelli più a valle
saranno formati da particelle più minute3. Questi ultimi sono terreni spesso profondi, di costituzione minerale
e organica varia, complessa e quindi, in genere, fertili. In Italia molte pianure hanno origine alluvionale, come
la Pianura Padana ad opera del Po e dei suoi affluenti, la pianura Veneta, la valle del Tevere e quelle degli altri
fiumi appenninici. I terreni litorali, rappresentati dalle dune litoranee, sono di solito poco fertili perché a
composizione grossolana.
Ø ghiacciai: I terreni glaciali, o diluviali o morenici sono estesi in Italia lungo l’arco alpino: si originano
dall’accumularsi dei frammenti di roccia strappati e convogliati dai ghiacciai durante il loro lento movimento e
depositati poi nelle zone di disgelo: sono costituiti da materiali di diversa grossezza, variamente mescolati.
Ø vento: quando l’azione di trasporto è operata dal vento si parla di terreni eolici. I più importanti sono i loess,
enormi depositi di materiale polverulento asportato dalle zone desertiche e depositato altrove. Quando non
manca l’umidità i terreni eolici sono tra i più fertili. Terreni eolici particolari sono quelli dunosi, costituiti da
particelle piuttosto grossolane e incoerenti (sabbia): a causa della loro mobilità la messa a coltura si presenta
ovviamente difficile.
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La velocità di sedimentazione dipende dalla velocità del corso d’acqua: le particelle più grosse saranno trascinate dove la velocità è alta; dove la
velocità del corso d’acqua è scarsa rimarranno in sospensione (e quindi trasportabili) solo le particelle minute.
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COSTITUENTI DEL TERRENO.
SOSTANZE MINERALI
SOSTANZE ORGANICHE
Le particelle minerali che costituiscono
la maggior parte della fase solida del
terreno (oltre il 95%, salvo nei terreni
organici e torbosi), sono derivanti dal
materiale roccioso originario; sono una
mescolanza di particelle differenti in
dimensione, composizione e in
proprietà fisiche e chimiche. Certe
particelle hanno conservato
immodificata la natura del minerale
originario da cui derivano, come il
quarzo in forma di granelli di sabbia;
altre, originatesi da materiali meno
resistenti, sono profondamente
trasformate, come le argille, derivate
dai feldspati. Atri importanti
costituenti inorganici sono gli Ossidi e
gli idrossidi metallici (di Ferro e di
Alluminio) e i carbonati (soprattutto
diffuso è quello di Calcio).
E’ la frazione solida del suolo di natura
non minerale, ma derivante da diversi
organismi. Tutte le s. organiche
morte, come i residui della
vegetazione, il letame, le spoglie di
animali, ecc. appena giungono nel
terreno vengono rapidamente
attaccati e trasformati da svariati
organismi terricoli. Durante questo
complesso di degradazione si forma
una quantità di composti intermedi e,
alla fine, un materiale divenuto di
struttura amorfa e di colore scuro
detto humus. La quantità di sost.
organica presente nel terreno varia
molto: in genere essa è compresa tra
il 2% e il 5% ma esistono casi di
terreni con valori di molto inferiori o
molto superiori.
Anche se la sua presenza è contenuta,
la sost. organica rappresenta un
costituente di fondamentale
importanza per il terreno e i vegetali
che lo utilizzano per la propria
nutrizione.
ORGANISMI VIVENTI
Nel terreno oltre alle radici delle piante superiori
troviamo una grande varietà di forme animali e
vegetali. Il peso totale di questi organismi,
escluse le piante superiori, presenti nei primi 30
cm di terreno agrario fertile è stato calcolato in
alcune decine di quintali per ettaro4.
Gli animali superiori terricoli, come topi, arvicole,
ecc. sono generalmente dannosi, in quanto i
vantaggi che essi recano smuovendo il terreno e
lasciando i loro residui non compensano il danno
che causano alle piante coltivate.
Gli artropodi (insetti, acari, millepiedi) sono
numerosissimi e hanno vita breve: quando non
sono direttamente dannosi attaccando le colture
contribuiscono attivamente alla prima
decomposizione delle sost. organiche morte,
rendendo soffice il terreno muovendosi, e lo
arricchiscono della loro sost. organica quando
muoiono.
I vermi superiori o lombrichi (anellidi) sono di
grandissima utilità nella complessa opera di
disgregazione della sost. organica e anche perché
operano spostamenti nel terreno dagli strati più
profondi a quelli superficiali, con notevoli benefici
per il terreno. Molto dannosi sono invece i vermi
inferiori (nematodi o nematelminti) che
determinano vere e proprie malattie in molte
piante.
I funghi sono spesso dannosi perché attaccano le
piante coltivate, ma quelli saprofiti5 svolgono
utilissime attività disgregando i residui organici
morti.
Le alghe non sono molto comuni nel terreno,
tuttavia sono da giudicare utili quando sono
presenti perché arricchiscono il suolo di ossigeno
in quanto effettuano fotosintesi.
Di tutti gli esseri viventi nel terreno, quelli più
diffusi e più importanti per numero ed attività
sono sicuramente i batteri: molte funzioni e
proprietà del terreno sono dovute proprio a
questa microflora batterica.
ACQUA
ARIA
L’acqua come l’aria nel terreno
trova la sua sede negli interstizi
che i costituenti solidi lasciano tra
loro interposti.
L’acqua nel terreno è in realtà
una soluzione diluitissima di sali
minerali. L’acqua nel terreno si
trova con questo in rapporti
fisico-chimici di natura diversa e
quindi in stati di diversissimo
valore per le piante, come si
vedrà in seguito.
L’aria si trova negli interstizi del
terreno non occupati dall’acqua; se si
aggiunge acqua al terreno l’aria ne
viene scacciata: è in conseguenza di
ciò che le radici delle piante si trovano
carenti di ossigeno in terreni sommersi
o molto umidi (terreni tipicamente
asfittici cioè carenti di ossigeno).
Le componenti del suolo non sono isolate o indipendenti, ma tra loro intimamente collegate in un insieme di interazioni di notevole complessità, tanto che modificandone una possono aversi imprevedibili
e lontanissime ripercussioni sulle altre. Le variabili condizioni che si generano dalle interazioni delle componenti del terreno (a cui si devono aggiungere anche le condizioni climatiche locali) influiscono
profondamente sulla vita dei vegetali, ossia sulla fertilità del suolo e rappresentano quelle che vengono definite come le PROPRIETA’ DEL TERRENO che si possono schematicamente raggruppare in
Proprietà CHIMICHE, BIOLOGICHE e FISICHE.
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ETTARO: unità di superficie agraria pari a 10.000 mq.
SAPROFITI e PARASSITI: i funghi saprofiti si nutrono di sostanze organiche morte; quelli parassiti attaccano organi vegetali viventi di cui si nutrono.
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PROPRIETA’ CHIMICHE DEL TERRENO.
1.
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SOLUZIONE CIRCOLANTE: la fase liquida del terreno di cui si è sopra accennato con il termine acqua è in
realtà una soluzione d iluitissima di sali, detta soluzione circolante perché caratterizzata da estrema variabilità e
mobilità; essa è il mezzo dal quale le piante traggono le sostanze nutritive e l’acqua necessarie al loro
metabolismo. Le sostanze disciolte provengono dalle particelle solide del terreno, minerali e organiche, dai
concimi somministrati dall’uomo, dai sali portati dalle acque di irrigazione o di pioggia. I sali minerali presenti
nella soluzione circolante generalmente si trovano dissociati in ioni. 6
POTERE ASSORBENTE: il terreno ha la proprietà di sottrarre e trattenere dalle soluzioni o
sospensioni poste a suo contatto componenti di natura diversa: Tale caratteristica è detta potere
assorbente del terreno. Dal punto di vista agrario l’aspetto più importante è certamente il potere
d’assorbimento cationico, detto anche potere di scambio, dovuto ai colloidi elettronegativi del suolo
(argilla e humus), che fissano gli ioni carichi positivamente (cationi) della soluzione circolante.
3.
L’importanza pratica del potere assorbente è evidente e grandissima: elementi nutritivi apportati con i concimi
che altrimenti potrebbero andare dispersi per dilavamento sono tenuti immagazzinati al sicuro pur
mantenendosi disponibili per le piante.
REAZIONE: la reazione del terreno o pH è un carattere di notevolissima importanza per le piante sia per gli
effetti diretti che per quelli indiretti che esso determina. Un pH troppo elevato o troppo basso può essere
improprio per la vita o le funzioni dell’apparato radicale. Ma soprattutto importanti sono gli effetti indiretti
dell’acidità o dell’alcalinità: di molti fondamentali elementi nutritivi (Fe, Mn, Cu, P, ecc.) varia grandemente
l’assimilabilità col variare del pH; in certi casi essi diventano totalmente inutilizzabili. Gli organismi del te rreno
hanno un’attività che è fortemente influenzata dal pH: per esempio in terreni acidi i batteri vivono ed agiscono
stentatamente, mentre i funghi prosperano; pertanto è chiaro come tutte le attività biologiche che hanno sede
nel terreno risentiranno della sua reazione. In genere i terreni acidi e sub-acidi si trovano nelle zone a clima
piovoso dove il dilavamento dei sali solubili è intenso. Viceversa, i terreni alcalini sono frequenti nelle regioni
aride dove il dilavamento è scarso o nullo e dove, invece, l’intensa evaporazione superficiale provoca movimenti
di risalita di acqua e di sali solubili dagli strati profondi. Tra le varie specie coltivate il pisello, la segale, il lupino,
la patata prosperano in terreni sub-acidi; la barbabietola, l’orzo, i cavoli preferiscono invece terreni
leggermente alcalini.
PROPRIETA’ BIOLOGICHE DEL TERRENO.
Le attività biologiche di importanza preminente dal punto di vista agrario che hanno luogo nel terreno
agrario sono le seguenti:
UMIFICAZIONE
Le materie organiche che sotto
forma di residui vegetali, di spoglie
animali, i concime organico o altro,
vanno ad arricchire il terreno, sono
subito aggredite dai vari tipi di
organismi terricoli; dopo un certo
tempo la sost. organica è diminuita
di peso e trasformata
profondamente. Alla fine di questo
processo di umificazione si ha una
massa colloidale, amorfa, nerastra
chiamata humus.
MINERALIZZAZIONE
La sost. organica umificata va
incontro ad un ulteriore processo di
degradazione che la trasforma in
composti estremamente semplici:
acqua, anidride carbonica,
ammoniaca e altri sali minerali. La
mineralizzazione può essere
considerata secondo 2 tappe
successive:
A M M O N I Z Z A Z I O N E : è la formazione
di azoto ammoniacale ad opera
microbica nel processo di
mineralizzazione dell’humus;
N I T R I F I C A Z I O N E : l’ammoniaca ad
opera di particolari batteri nitrificanti,
viene ossidata in acido nitroso prima
e nitrico poi. Questa reazione è
molto importante in quanto le piante
preferiscono assorbire azoto nitrico
invece di quello in forma
ammoniacale.
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DENITRIFICAZIONE
E’ un processo biochimico molto
nocivo per l’economia dell’azoto del
terreno, consistente nel passaggio
dell’azoto nitrico ad azoto
elementare o ad ossidi di azoto
gassosi che, quindi, si disperdono
nell’atmosfera. Questo processo
assume una intensità notevole nei
terreni poco arieggiati, asfittici,
contenenti acqua in eccesso.
FISSAZIONE DELL’ AZOTO
ATMOSFERICO
Nel terreno esistono microbi detti
azoto-fissatori capaci di assimilare
l’azoto gassoso dell’atmosfera. Un
gruppo di tali microbi vive
liberamente nel terreno
(AZOTOFISSATORI NON
SIMBIOTICI) e la sua importanza
pratica è limitata; un altro gruppo,
ben più interessante, vive sulle radici
di particolari piante, soprattutto della
famiglia Leguminose, in simbiosi con
esse (AZOTOFISSATORI
SIMBIOTICI: Rizobium, Azospirillum)
Tali microrganismi combinano l’azoto
dell’atmosfera circolante nel terreno
con gli idrati di carbonio (zuccheri)
elaborati dalla pianta ospite; questa
poi utilizza la sostanza azotata dei
loro corpi. I terreno attraverso i
residui delle leguminose si
arricchisce così di azoto.
Cationi metallici come: NH4+, K+, Ca++, Mg++, Al+++ ecc.; Anioni: nitrati (NO3-), fosfati (PO4---), SOLFATI (SO4--), ecc.